來源： 高端裝備產業研究中心
增強現實技術(Augmented Reality，簡稱AR)通過利用計算機圖形技術以及可視化技術，可以產生現實中沒有的虛擬物體，藉助相關的傳感信息等技術可以把虛擬的影像按照實際的需要完成在真實環境中的呈現，利用相關的顯示設備將虛擬的影像與顯示中的物體進行無縫連接，是促進智能製造技術的關鍵技術之一。近幾年，國外先進軍工製造集團已經將增強現實技術應用範圍擴展到各種軍事裝備的設計研發、加工製造、維修保障等各個階段。在先進戰鬥機生產領域，美國洛克希德·馬丁公司為其F-35 Lightning Ⅱ試驗增強現實技術之後，俄羅斯軍工集團蘇霍伊(Sukhoi)也開始使用增強現實技術協助該國第一架第五代戰鬥機Su-57的生產。
俄羅斯Su-57 Felon戰鬥機生產線
2020年12月，推特上出現三段視頻，內容展示了俄羅斯Su-57 Felon第五代戰鬥機生產線上的工人使用增強現實技術協助飛機組裝。從視頻中無法確認該技術已投入使用還是在開發階段，不過視頻展現出Felon製造過程的大量複雜細節。
視頻顯示出在佩戴擁有AR功能的頭戴設備進行觀察時，俄羅斯聯合飛機公司在俄羅斯遠東地區的蘇霍伊-阿穆爾河畔科姆莫爾斯克航空工廠的Su-57戰鬥機組裝線的外觀。AR技術通過疊加計算機生成的感知信息，提供了真實環境下的交互式體驗，將虛擬對象和真實對象組合起來。
AR交互系統通過掃描實體的QR碼牌調用對應的算法，生成虛擬部件的圖像
視頻中的AR交互系統似乎可以使用附加在各個主要Su-57組件上的QR碼工作，然後由技術人員進行掃描。可以推測該QR碼能夠調用與之對應的AR算法，該算法會將數字化生成的各個子裝配體和零部件的圖像覆蓋在現實畫面中，從而向工人顯示不同零件的裝配位置。
例如，在上面的視頻中可以看到Su-57的主起落架的AR版本，該圖像覆蓋在中央機身機艙的對應實際部分上，圖像內容包括虛擬電纜和連接器以及各種內部鉚釘和連接點，用來指示每個項目的安裝位置。通過AR創建的觸摸屏菜單，裝配人員可以選擇各種不同的選項以輔助完成複雜生產過程的不同階段，以及安全建議和其他相關信息。
Su-57生產線中使用的AR設備為初代HoloLens眼鏡，因此可以推測該技術很可能在2019年HoloLens 2發布以前就已經開始使用
在視頻的一部分中，還出現了裝配人員佩戴的AR設備，這種設備類似護目鏡，而不是AR領域常見的真正輕便的眼鏡。雖然發布視頻的用戶沒有提及使用了哪種設備，但通過觀察比對可以看出，該設備為Microsoft HoloLens初代產品。HoloLens是由IT巨頭Microsoft生產的一款增強現實智能眼鏡，於2015年公布初代產品，2019年則開發了HoloLens 2智能眼鏡。視頻中顯示的虛擬部件與現實產品疊加，顯示出Su-57戰鬥機機身的每個螺釘應該在的位置，包括內部電纜和鉚釘。值得注意的是，由於視頻製作方式導致虛擬圖像疊加到現實環境中的準確性有所下降。這是由於攝像機之間相對於眼鏡的投影顯示的校準不匹配，例如顯示的虛擬鉚釘與其實際位置相比並未對齊，操作人員實際佩戴AR設備時並不會出現視頻中的匹配偏差。
第二架預生產的Su-57在阿穆爾河畔科姆索莫爾斯克航空工廠的生產線上組裝
不過根據已有情報可以推測，該視頻可能只是顯示了Su-57的「裝配線調試」的一部分。根據2020年早些時候的報道，Su-57的生產線已進行了優化以提高效率，而視頻開始的時間則恰好為2020年3月24日，這表明視頻中看到的AR技術可能是在裝配線重新配置期間使用的，並且不一定是Su-57批量組裝過程的常規部分。但該視頻依然顯示出將AR技術用於先進軍工產品組裝過程的許多環節的潛力。例如，可能會因其更高的生產效率從而更容易發現一些潛在的材料缺陷並及時處理;AR技術使生產線更接近無紙化工作環境，從而減少了對傳統指導手冊和藍圖的需求;AR技術也將是培養新員工的有效工具。
蘇霍伊公司在Su-57生產和開發過程中已在許多過程中使用了HoloLens
儘管目前科姆索莫爾斯克航空工廠中只有很少數量的Su-57飛機已經確認會用到該技術，不過未來俄羅斯極有可能採用相同的AR技術來幫助俄羅斯製造其他飛機(軍事或民用飛機)。
F-35 Lightning II戰鬥機生產線
諾斯羅普·格魯曼公司的機械師使用FILLS投影技術的工作說明進行F-35中央機身的組裝
美國諾斯羅普·格魯曼公司的F-35 Lightning Ⅱ生產線使用了與Su-57類似的非增強現實技術，即所謂的投影技術。在視頻中，F-35 Lightning Ⅱ生產線FILLS項目首席工程師解釋了該技術在航空航天生產中的使用，因為航空航天組裝操作涉及大面積的大量操作。
諾斯羅普·格魯曼公司是洛克希德·馬丁公示領導的F-35團隊的主要成員。除了生產所有三種F-35變體的中央機身外，該公司還設計和生產了飛機的雷達以及其他關鍵的電光和通信子系統。該公司從2015年開始正式使用一種被稱為「緊固件插入實時連結系統(FILLS)」的新方法進行F-35 Lightning Ⅱ的集成裝配。FILLS可自動執行機械師驗證、選擇和插入成千上萬個緊固件的步驟，這些緊固件用於將復合蒙皮固定到F-35飛機外形框架。其3D光學投影技術和對緊固件孔測量數據的無線處理從根本上改變了機械師組裝複雜的高精度飛機結構的方式。
FILLS通過不同的燈光顏色展示出測量結果
FILLS通過一系列投影儀向機械師指示出螺釘和其他配件的安裝位置。該技術還能展現出正確的安裝順序，甚至通過將光的顏色從橙色更改為紅色來指出由於材料厚度而引起的問題，這表明測量存在問題。這簡化了F-35中央機身的生產過程，使機械師可以更有效地工作，並具有更高的精度。
在視頻中的安裝案例中，FILLS系統地指導機械師完成測量面板中每個緊固件孔深度的過程。該數據從測量設備無線傳輸到網絡資料庫，用於為每個面板創建定製的緊固件套件。當準備好將蒙皮安裝在飛機機架上時，FILLS會依次在每個蒙皮上突出要安裝在該面板上的每種緊固件類型的零件編號和位置。在這些「投影式」作業指導下，機械師安裝了所有類型A的緊固件，然後安裝了類型B的緊固件。
FILLS的顯著優勢之一是簡化了機械師精通安裝緊固件的必要培訓，此外該技術還消除了緊固件錯誤安裝所帶來的相關維修費用。
對比分析
無論是使用頭戴設備還是使用投影儀，俄羅斯和美國的方法都有助於確保所製造的飛機達到最高標準。錯誤地敲打了一個螺絲孔，或者在錯誤的孔中安裝了螺絲或其他配件，或者稍微偏心，都有可能使螺釘離開飛機表面。這對於更傳統的飛機來說可能不會產生很大的影響，但是對於先進的隱身式戰鬥機來說，這都會使得隱身效果不理想，從而降低其隱身性能。
頭戴式(左)與投影式(右)增強現實技術的對比
從F-35和Su-57所使用的技術對比來看，F-35所用的投影技術因為是使用了固定的投影設備，因此具有更高的測量精度，而且功能更為全面、細化，不過其完整的投影設備部署成本也更高。Su-57所使用的則是微軟公司的工業級AR設備，其功能受到設備的限制，因為初代HoloLens不支持複雜手勢，但是其操作難度相比F-35的設備難度更低，並且頭戴式的設備也更為方便，可以簡化工廠硬體設備。不過從視頻來看Su-57使用的AR技術其弊端也十分明顯，首先相比F-35的固定式投影設備，Su-57的頭戴式設備，其定位精度無法得到保障，視頻中所演示的方法為工作人員手持二維碼將虛擬模型定位到機身上，這對於軍用飛機所要求的精度來說很難得到滿足，所以幾乎可以肯定現階段其功能只有輔助定位及裝配工序提示等功能，尚不具備F-35生產線中直接對固定件裝配結果的實時測量以及反饋等功能。
頭戴式AR技術原理圖
雖然現階段俄羅斯Su-57使用的AR技術相比美國的FILLS系統尚有不足，但是未來隨著AR技術的不斷進步，相信未來其精度一定可以滿足軍工級產品的需求，屆時其功能將不止是現在的輔助定位工具，而是成為功能更為強大的生產工具。
總結
AR技術在近幾年發展迅速，出現在很多工業產品的生產過程中，實際上該技術很早就已經出現在了國外軍工產品的全生命周期中。
雷神公司的RM2平板式AR設備
NASA在2016年就開始利用微軟HoloLens眼鏡開展「火星虛擬漫步」等活動，探索其在「火星2020」巡視探測器設計中的應用潛力。洛克希德·馬丁公司也使用愛普生Movierio BT-200型眼鏡以及微軟HoloLens智能眼鏡用於其F-35和「獵戶座」飛船的裝配過程中。2017年空客公司採用Accenture公司研發的智能眼鏡將AR技術應用與毫米級精度的客艙安裝標記工序。波音公司在787-8貨機電纜組裝過程中採用了谷歌智能眼鏡以及Upskill公司的Skylight可穿戴技術。空客開發的「月亮」(以裝配為導向授權增強現實)系統用於A400M的機身布線，使用來自工業數字樣機(iDMU)的3D信息生成裝配指令，以智能平板為介面指導工人進行布線操作。在裝備維護領域，AR技術的應用案例更多，洛克希德·馬丁公司、賽峰集團飛機起落架系統公司、美國聯合飛機技術公司、空客公司、雷神公司等都已經將各種AR技術應用在其產品的維護檢查以及故障維修工作中。
從AR技術的應用趨勢可以看出，該技術在軍工產品的製造領域應用越來越深入，這也反映出軍工產品製造的無紙化、數字化發展方向。諸如AR技術等能夠推動工業製造低成本、高效率運轉的新技術，未來一定會在先進軍用武器裝備的製造領域發揮出更大的價值。